工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用分析

徐哲

摘要： 在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的背景下，工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)行業(yè)中的使用范圍越來越廣，地位也越來越高。工業(yè)機(jī)器人以自身的控制能力和動力為基礎(chǔ)，完成汽車生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中的不同建設(shè)需求，并靈活的調(diào)整工作機(jī)制。本文將從工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面的優(yōu)勢和發(fā)展情況入手，分析并研究在汽車生產(chǎn)過程中高效使用工業(yè)機(jī)器人的方式。

Abstract： Under the background of social and economic development， industrial robots are widely used in automobile production industry， and their status is getting higher and higher. Based on their own control ability and power， industrial robots can fulfill different construction needs in automobile production and manufacturing， and adjust their working mechanism flexibly. This paper will start with the advantages and development of industrial robots in automobile production， analyze and study the efficient use of industrial robots in the process of automobile production.

關(guān)鍵詞： 應(yīng)用分析;汽車生產(chǎn);工業(yè)機(jī)器人;社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)

Key words： application analysis;auto production;industrial robot;social and economic construction

中圖分類號：F407.471? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0209-02

0? 引言

在現(xiàn)階段的汽車生產(chǎn)領(lǐng)域，人機(jī)矛盾成為了阻礙汽車制造發(fā)展的主要矛盾。工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)線當(dāng)中，能夠通過自主的操作刀具和機(jī)械手等結(jié)構(gòu)，完全取代人工，在高溫、低溫和有毒等特殊的生產(chǎn)環(huán)境下完成工作。為了全面提高汽車生產(chǎn)領(lǐng)域的現(xiàn)代化和人性化發(fā)展水平，就需要對工業(yè)機(jī)器人的實際應(yīng)用模式進(jìn)行深入的創(chuàng)新和針對性研究，從而全面優(yōu)化汽車生產(chǎn)流程的創(chuàng)新力度，全面提高汽車生產(chǎn)的工作質(zhì)量和生產(chǎn)加工效率。

1? 工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面的應(yīng)用優(yōu)勢分析

汽車制造產(chǎn)業(yè)一直以來就是一種典型的人力消耗型產(chǎn)業(yè)，過去的汽車制造產(chǎn)業(yè)為了保證工作的高效率在一定程度上忽略了相關(guān)工作人員的健康狀況，導(dǎo)致汽車制造行業(yè)的發(fā)展停滯。在人機(jī)工程體系被引入汽車制造領(lǐng)域之后，以人為中心的工程理念也開始在汽車制造領(lǐng)域占據(jù)主要地位。在汽車生產(chǎn)制造過程當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人主要負(fù)責(zé)分擔(dān)操作工、裝配工以及焊接工等等工作部分，相比于人工操作而言，工業(yè)機(jī)器人具備以下應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：首先是工業(yè)生產(chǎn)機(jī)器人能夠在惡劣的生產(chǎn)環(huán)境下代替人工進(jìn)行下料、點(diǎn)焊和噴漆等操作，最大程度上減少人力操作的危險性，同時能夠有效緩解工人的工作壓力，提高產(chǎn)品的實際生產(chǎn)質(zhì)量，促進(jìn)汽車生產(chǎn)制造企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展;其次則是工業(yè)機(jī)器人比其他的生產(chǎn)設(shè)備更加可靠，汽車生產(chǎn)過程中應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人，重復(fù)精度往往控制在0.02毫米的基本范疇，可以高度保證汽車零件，尤其是發(fā)動機(jī)零件的安裝操作精度，滿足汽車發(fā)動機(jī)的生產(chǎn)需求，同時還能夠提高電路板焊接的精確度和效率;最后工業(yè)機(jī)器人還具備靈活性高的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)過程中采用的零部件壓入機(jī)器相比較，工業(yè)機(jī)器人的靈活性更強(qiáng)，對于相同的引擎組件，其部件的種類和數(shù)量一致，對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行相應(yīng)的編碼，可以實現(xiàn)多種不同組件的高效安裝。

2? 工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面的實際應(yīng)用分析

2.1 在噴涂方面的應(yīng)用分析

工業(yè)機(jī)器人的噴涂工作包括噴漆和涂膠兩個主要部分，在合理的利用車身材料的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)基礎(chǔ)上，按照不同的厚度和形狀，在減震部位和密封焊接部位涂膠，并且向汽車的車身表面噴漆，保證車身的噴漆光滑且勻稱。比如利用工業(yè)機(jī)器人對汽車的擋風(fēng)玻璃部位進(jìn)行自動涂膠系統(tǒng)的應(yīng)用時，利用PLC傳輸玻璃，將控制指令輸送到執(zhí)行元件部分，實現(xiàn)玻璃的固定、對中和夾緊操作，等待工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行涂膠操作，在涂膠指令執(zhí)行完成之后，立刻裝配車窗玻璃，在15分鐘的時間內(nèi)快速的安裝上汽車的車身玻璃，再利用玻璃膠粘牢玻璃和車身的鉑金，再施加適當(dāng)?shù)耐饬Π磯赫辰Y(jié)部位，如果玻璃膠沒有出現(xiàn)溢出情況，就需要使用浮起密封條進(jìn)行控制，確保壓平的玻璃膠厚度處于4-8mm的范圍之內(nèi)。

2.2 在搬運(yùn)方面的應(yīng)用分析

根據(jù)汽車工件的不同性能、不同形態(tài)和不同的安裝狀態(tài)，不同型號的機(jī)器人需要按照運(yùn)行規(guī)則執(zhí)行不同的程序，從而快速、準(zhǔn)確的確定工件位置，并選擇合適的部位抓取工件，將其穩(wěn)定且準(zhǔn)確的搬運(yùn)到指定位置，同時還能最大程度上避免零件受到損傷。比如在自動柔性搬運(yùn)系統(tǒng)中利用工業(yè)機(jī)器人，可以使用相應(yīng)的視覺系統(tǒng)標(biāo)出攝像頭畫面當(dāng)中工件的位置和工業(yè)機(jī)器人的點(diǎn)位關(guān)系，準(zhǔn)確的判斷無清晰定位的工件的位置。機(jī)器人在接收到視覺系統(tǒng)發(fā)送的位置信息之后，會根據(jù)工件的類型和特征進(jìn)行定位，并自動設(shè)置參數(shù)，從而快速、準(zhǔn)確的抓取工件并進(jìn)行搬運(yùn)。

2.3 在點(diǎn)焊和弧焊方面的應(yīng)用分析

在汽車的生產(chǎn)過程中，點(diǎn)焊技術(shù)的應(yīng)用具備重要的實踐意義，結(jié)合不同的運(yùn)行程序安裝焊槍，焊接汽車車身的不同部件和位置，確保焊接操作的精確性控制在±0.25mm的范圍當(dāng)中。除此之外，弧焊裝置是工業(yè)機(jī)器人本體裝置中已經(jīng)配備的送絲裝置，利用計算機(jī)嚴(yán)格控制工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動速度，并借助傳感器進(jìn)行連續(xù)軌跡運(yùn)用控制和點(diǎn)位控制，之后利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行圓弧插補(bǔ)或者直線插補(bǔ)，根據(jù)汽車生產(chǎn)的實際情況進(jìn)行圓弧形焊接操作或者直線焊接操作，從而滿足汽車生產(chǎn)需求。

3? 現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面存在的問題和不足

雖然在汽車生產(chǎn)方面應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的方法已經(jīng)逐漸成熟，但是在具體的應(yīng)用方面還存在著許多不能兼容的問題。首先是在汽車生產(chǎn)的外圍設(shè)備設(shè)計部分，沒有充分考慮到工業(yè)機(jī)器人的實際工作環(huán)境，工業(yè)機(jī)器人的使用壽命往往很大程度上受到工作環(huán)境的影響，如果工作環(huán)境當(dāng)中的油污含量較高，就很容易導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人暴露于空氣中的部分積累大量的油污，從而加重腐蝕作用，減少工業(yè)機(jī)器人的實際使用壽命;其次則是不同品牌的工業(yè)機(jī)器人彼此之間的兼容性較差，不同的機(jī)器人生產(chǎn)廠商都有自己獨(dú)一份的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，且廠商彼此之間很少進(jìn)行技術(shù)交流和溝通，導(dǎo)致不同廠商之間的工業(yè)機(jī)器人很難兼容于同一生產(chǎn)線，給工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用造成了較大的限制。

4? 完善工業(yè)機(jī)器人使用機(jī)制的方法建議

為了有效完善工業(yè)機(jī)器人的使用機(jī)制，使其更加貼合汽車生產(chǎn)工作的開展，就需要在現(xiàn)階段汽車生產(chǎn)行業(yè)人機(jī)發(fā)展體系的基礎(chǔ)上，對工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)和程序預(yù)設(shè)機(jī)制進(jìn)行調(diào)整，不斷的創(chuàng)新和深入開發(fā)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)和使用機(jī)制，促進(jìn)汽車生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。利用人機(jī)技術(shù)環(huán)境，搭建起一套完整的汽車設(shè)計及批量生產(chǎn)工作體系，實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在汽車生產(chǎn)方面的優(yōu)化創(chuàng)新。在人機(jī)系統(tǒng)環(huán)境下完善工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面的優(yōu)化創(chuàng)新，并通過工作人員的反饋確定工業(yè)機(jī)器人的實際應(yīng)用情況，可以從根本上實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)的改革創(chuàng)新。

在汽車生產(chǎn)行業(yè)的實際工作過程中，工業(yè)機(jī)器人主要依托于人際工程系統(tǒng)，參與汽車生產(chǎn)。在具體的生產(chǎn)流程中，人機(jī)工程系統(tǒng)在具體方面劃分成主動的人機(jī)工程和被動的人機(jī)工程兩個主要部分。在每個部分當(dāng)中，工業(yè)機(jī)器人都有不同的應(yīng)用重點(diǎn)。汽車生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計和生產(chǎn)設(shè)計都屬于汽車生產(chǎn)的主動人機(jī)工程部分，其中包含對于新的汽車生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行能力檢測、對全新汽車產(chǎn)品設(shè)計的評審，在這一部分，工業(yè)機(jī)器人的作用是用來參與模擬汽車生產(chǎn)線的具體運(yùn)行情況，便于生產(chǎn)設(shè)計方面的審核。在經(jīng)過主動人機(jī)工程的各項審核之后就可以進(jìn)入被動人機(jī)工程，被動人機(jī)工程主要是量產(chǎn)階段，對已經(jīng)通過主動人機(jī)工程的產(chǎn)品進(jìn)行批量生產(chǎn)，然后經(jīng)過運(yùn)行工廠的一、二級審批最終投入市場，此階段的工業(yè)機(jī)器人主要作為生產(chǎn)工具，替代人工完成惡劣環(huán)境下的生產(chǎn)操作，或者對于精細(xì)度要求較高、難度較大的生產(chǎn)操作。想要從根本上優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)方面的應(yīng)用，就必須從人機(jī)工程系統(tǒng)的大環(huán)境入手進(jìn)行分析：

①人機(jī)工程系統(tǒng)的主動部分。將汽車產(chǎn)品的設(shè)計歸屬于主動人機(jī)工程是因為在對新的車型等產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)的過程中，所要經(jīng)歷的虛擬和實物造車兩部分當(dāng)中出現(xiàn)的人機(jī)問題，因為涉及范圍小、應(yīng)用技術(shù)狹窄，所以可以在小范圍之內(nèi)通過主動措施解決。主動人機(jī)工程階段所生產(chǎn)的汽車產(chǎn)品不會真正投入到量產(chǎn)的過程中，因為這部分產(chǎn)品是小范圍實驗開發(fā)的產(chǎn)物，作為試驗品比較容易實現(xiàn)主動控制。在人機(jī)工程系統(tǒng)的主動人機(jī)部分進(jìn)行創(chuàng)新，重點(diǎn)在于對汽車產(chǎn)品設(shè)計方面的優(yōu)化創(chuàng)新。比如可以在汽車產(chǎn)品設(shè)計的過程中，采取搭建模擬模型的方式，發(fā)現(xiàn)汽車產(chǎn)品實際生產(chǎn)過程中可能會出現(xiàn)的人機(jī)問題，從而在有效降低生產(chǎn)成本的同時，提高工業(yè)機(jī)器人的實用性。只有在主動人機(jī)工程部分有效解決工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用問題，實現(xiàn)人機(jī)協(xié)調(diào)，才能夠有效的發(fā)揮主動性，保證工業(yè)機(jī)器人的實際使用質(zhì)量，促進(jìn)后續(xù)正式生產(chǎn)過程的進(jìn)行。

②人機(jī)工程系統(tǒng)的被動部分。在汽車生產(chǎn)的人機(jī)主動工程完成之后，就可以進(jìn)入到人機(jī)工程被動階段，即正式的批量生產(chǎn)階段。在進(jìn)入到被動階段后，因為汽車產(chǎn)品的基本性能，與汽車生產(chǎn)線的速度和流程都有較高的規(guī)范準(zhǔn)則，因此出現(xiàn)的技術(shù)性問題相對比較少，但是卻無法避免出現(xiàn)其他的生產(chǎn)問題。而且，由于量產(chǎn)階段的汽車產(chǎn)品往往都采用統(tǒng)一的配置方式，因此一旦發(fā)生生產(chǎn)問題，就很容易導(dǎo)致同一批產(chǎn)品全部出現(xiàn)問題。在此情況下，因為汽車生產(chǎn)線的量產(chǎn)屬性，在不對生產(chǎn)線造成明顯影響的情況下調(diào)整工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行方式難度非常大，這也是量產(chǎn)階段成為被動人機(jī)工程系統(tǒng)的原因。汽車生產(chǎn)的被動人機(jī)工程部分，因為前期主動人機(jī)工程的存在，在汽車正式生產(chǎn)過程中很少出現(xiàn)產(chǎn)品的性能問題和設(shè)計問題。該階段面對的主要問題是操作人員疲勞度的問題。雖然工業(yè)機(jī)器人作為主要的生產(chǎn)操作者，但是依然需要操作人員進(jìn)行監(jiān)督和統(tǒng)一管理，長期監(jiān)察工業(yè)設(shè)備的機(jī)械性操作，很容易加大工作人員的疲勞度，導(dǎo)致其滿意度逐漸下降，從而對生產(chǎn)線的批量生產(chǎn)效率產(chǎn)生一定的阻礙。因此在被動人機(jī)工程中，需要盡量對工作人員的輪崗進(jìn)行理性排班，控制工作人員的工作強(qiáng)度，以此來盡可能降低工作人員的疲勞度，提高工作人員對工作的滿意度，從而促進(jìn)被動人機(jī)工程的進(jìn)行。

5? 結(jié)束語

總而言之，在汽車生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的過程中，工業(yè)機(jī)器人的實際應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。基于汽車生產(chǎn)制造領(lǐng)域整體工作流程和工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行機(jī)制所搭建起的人機(jī)工程系統(tǒng)，最大限度上改善了相關(guān)工程人員的工作環(huán)境，同時完善了汽車生產(chǎn)體系中存在的問題，切實將“以人為本”的工程理念貫徹到了實踐中。在未來工業(yè)機(jī)器人的深度發(fā)展中，應(yīng)該不斷完善現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人使用體系的細(xì)節(jié)，使工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)系統(tǒng)在近乎完善的基礎(chǔ)上進(jìn)行更加深入的挖掘，并將工業(yè)機(jī)器人從在汽車制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用逐漸擴(kuò)展到更多汽車領(lǐng)域中，從而將工業(yè)機(jī)器人更好的應(yīng)用到社會生產(chǎn)過程當(dāng)中。與此同時，在工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用和不斷創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，汽車生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展也會更為深入。

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